[发明专利]一种Pickering乳滴为模板制备核壳型无机/无机复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种Pickering乳滴为模板制备核壳型无机/无机复合材料的方法。

背景技术

科学界一直致力于制备具有良好形貌的功能材料的研究。纳米反应器就是其一，它能够同时具有中空和多孔结构，能够通过提供有效反应路径吸收/释放反应物，而被用作存储空间或者反应场所。对于在这一限域空间内部反应的特殊兴趣，不断引导研究者们进行了很多有意义的实验。空心纳米结构的纳米反应器，主要包括核/壳结构以及胶囊结构等，在催化、生物医药、气体存储以及吸附分离等领域都可以最大地发挥纳米活性组分的作用。例如，人们为了改变某些无机粉末的物理性质,在无机粉末外包裹了一层有机物,对其进行表面改性。粒子表面包裹一层其他材料可以改变其表面化学性质、热力学性质、光学和电学性能、催化性能以及磁性质等。这种核壳复合微球因其能够同时利用其核层和壳层的优点而成为一种具有广泛应用前景的新型复合材料。近年来，以Pickering乳滴为模板制备核壳结构有机-无机复合材料成为研究的热点。其特点在于以无机超细粉体代替传统小分子乳化剂来稳定乳液,Wang等、Zhao等利用Pickering乳液聚合制备了纳米二氧化钛/聚苯乙烯复合材料。相比之下，利用Pickering乳滴为模板制备核壳结构无机-无机复合材料则较为少见。

本发明旨在利用商购或自制的纳米氧化物粉体稳定Pickering乳液从而一步制备球形氧化物纳米粉体核壳结构。这在制备无机/无机纳米颗粒复合物领域具有非常重要的意义。所得的产品可很大程度的表现出其表面化合物的性质，可广泛应用于填料、涂料、光催化等领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Pickering乳滴为模板制备核壳型无机/无机复合材料的方法。

本发明方法拓展现有的复合材料制备技术，以Pickering乳滴为模板制备无机-无机复合材料。

首先购买或自制纳米粉末颗粒(包括纳米管、纳米带、纳米线)，用上述粉末颗粒作为颗粒稳定剂制备油包水型的pickering乳液。其中的水相为金属硝酸盐(或溶于水的其它类金属盐，如硫酸盐、氯化盐等)和尿素(或草酸二甲酯等随温度升高水解产生OH^-的其它类沉淀剂)的混合溶液。将该pickering乳液水热(或水浴)加热，尿素(或草酸二甲酯等随温度升高水解产生OH^-的其它类沉淀剂)会水解从而在水核中与硝酸盐(或溶于水的其它类金属盐，如硫酸盐、氯化盐等)反应产生球状沉淀，该沉淀锻烧后会形成氧化物实心核。该实心核与外面包裹的作为颗粒稳定剂存在的购买或自制纳米粉末颗粒(包括纳米管、纳米带、纳米线)形成一种核壳结构，从而获得球形核壳型无机/无机复合材料。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种Pickering乳滴为模板制备核壳型无机/无机复合材料的方法，包括如下步骤：

(1)将可溶于水的金属盐用去离子水溶解，按金属离子浓度为0.01～10mol/L配制成溶液；

(2)选择尿素或草酸二甲酯为与金属盐反应的沉淀剂，将沉淀剂用去离水溶解，配制成0.3～20mol/L的溶液；

(3)将(1)所述的溶液与(2)所述的溶液按等体积比混合制得水相母液；

(4)往(3)得到的水相母液中加入无机纳米材料，混合、搅拌形成悬浊液；

(5)取表面活性剂溶于液体石蜡中，搅拌，形成均匀的混合液；

(6)将(4)所述的悬浊液加入(5)所述的混合液中，乳化，形成Pickering乳液；

(7)将(6)所述的乳液置于油浴锅中，油浴反应温度为60～150℃，反应时间为3～20h，得到沉淀物；

(8)将(7)所述的沉淀物经蒸馏、干燥、煅烧得到球形金属氧化物为核心，无机纳米材料为壳层的核壳型无机/无机复合材料。

步骤(1)中，所述的金属盐为钛盐、锆盐、镁盐等。

步骤(4)中，所述的纳米材料为纳米管、纳米带或纳米线中的一种或几种。

步骤(4)中往步骤(3)得到的水相母液中加入商购或自制纳米材料的用量为0.01-5g，水相母液用量为0.5～30ml。

步骤(5)中，表面活性剂为Triton X-100、Tween-80或Span-80等，表面活性剂与液体石蜡的体积比优选为0.06～0.25：1。

步骤(6)中步骤(5)得到的混合液与步骤(4)中得到的悬浊液的体积比优选为2～80：1。